Strom und Trinkwasser aus einer Zelle
Die effektivsten Solarmodule arbeiten mit konzentriertem Sonnenlicht. Die Forscher wollen beim Wirkungsgrad die 50-Prozent-Hürde nehmen.
Konzentrator-Photovoltaikmodule von Concentrix Solar.
Foto: Matthias Heyde/Fraunhofer
Das größte Solarkraftwerk der Welt mit Konzentrator-Solarzellen (CPV = Concentrated Photovoltaic) wird derzeit in Südafrika fertiggestellt. Es hat eine Leistung von 44 Megawatt. Solarzellen dieser Bauart haben mit Abstand den besten Wirkungsgrad. Im Labor wurden bereits 44,7 Prozent erreicht. Bei Serienzellen sind es rund 40 Prozent, womit sich die Forscher allerdings längst nicht zufrieden geben. Eine Allianz aus Industrie und Wissenschaft arbeitet daran, die 50-Prozent-Hürde zu knacken.
Die besten wandeln drei unterschiedliche Wellenlängen des Lichts um
Die besten Konzentrator-Solarzellen wandeln drei unterschiedliche Wellenlängenbereiche des Lichts in Strom um. Sie werden aus Galliumindiumphosphid, Galliumindiumarsenid und anderen ebenso exotisch anmutenden Materialien hergestellt. Sie sind zwar weitaus teurer als Silizium, aus dem die meisten Solarzellen hergestellt werden. Da sie nur 3×3 Millimeter groß sind fallen die Mehrkosten nicht ins Gewicht.
Strahlung wird auf das 300- bis 500-fache konzentriert
Damit sie dennoch große Mengen an Strom liefern helfen die Hersteller der Sonne auf die Sprünge. Mit sogenannten Fresnell-Linsen oder Parabolspiegeln wird die Strahlung auf das 300- bis 500-fache konzentriert. Spezialisten für diese Technik sind Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg, die auch den Weltrekord halten. Sie geben Ihr Know-how weiter an Azur Space in Heilbronn, einen Spezialisten für Zellen, die in der Raumfahrt eingesetzt werden, und an den Solarbereich des französischen Unternehmens Soitec in Freiburg, das aus dem ISE hervorgegangen ist. Soitec baut das Kraftwerk in Südafrika.
Infrarotstrahlen verwerten
Konzentriert wird nicht nur das sichtbare Licht der Sonne, sondern auch ihre Wärmestrahlen. Daher liegt es nahe, CPV mit Kollektoren zu koppeln, die die Infrarotstrahlen verwerten. Die gesammelte Wärmeenergie lässt sich beispielsweise zum Entsalzen von Meerwasser nutzen, was sich an den sonnenreichen Standorten solcher Anlagen anbietet. Mit Hilfe von Absorptionskälteanlagen kann die Wärme auch zum Kühlen genutzt werden.
Strom aus der Kugel
Eher ein modischer Gag sind kugelförmige Solarzellen, die der in Barcelona lebende Deutsche André Broessel entwickelt hat.
Als Konzentratorlinse wirkt Wasser, das sich in der Kugel befindet. Das System soll sogar funktionieren, wenn leichte Schleierwolken die Sonne vernebeln. Als erstes will Broessel für rund 110 Euro ein solares Handyladegerät auf den Markt bringen. Man kann es jetzt schon bei seinem Unternehmen Rawlemon Solar Devices bestellen. Allerdings fehlen dem Erfinder noch viele Tausend Euro, um das Gerät namens Beta.ey zur Marktreife zu bringen.
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